Отладка программы – это процесс поиска и устранения ошибок в программе, который производится после её прогона на компьютере.Тестирование – это процесс проверки правильности работы всей программы или ее составных частей.
Отладка производится для локализации и устранения синтаксических ошибок и явных ошибок кодирования. При тестировании проводится проверка работоспособности программы, которая не содержит явных ошибок. При тестировании устанавливается факт наличия ошибок, а отладка проводится для выяснения ее причины.
Термин debugging (с англ – отладка) дословно обозначает «вылавливание жучков». Он появился в 1945 г. после случая, когда компьютер «Марк-1» прекратил работу вследствие попадания в его электрические цепи мотылька, который заблокировал одно из реле вычислительной машины.
Отладка программы
В современных системах программирования (например, Turbo C, Turbo Pascal, Turbo Basic и др.) отладку осуществляет зачастую специальное программное средство – отладчик, который позволяет исследовать внутреннее поведение программы.
Возможности отладчика:
- выполнение пошагового исполнения программы с остановкой после каждого оператора;
- возможность просмотра текущего значения любой переменной или нахождения значения любого выражения; в случае необходимости можно задать новое значение переменной;
- можно установить в программе контрольные точки – точки, в которых программа временно прекращает свое выполнение. Это позволяет выполнить оценку промежуточных результатов и др.
При выполнении отладки программы нужно придерживаться следующих правил:
- на начальном этапе проведения отладки нужно использовать простые тестовые данные;
- возникающие ошибки устранять строго по очереди;
- помнить, что причина ошибок – не машина. Современные ПК и программы-трансляторы наделены достаточно высокой надежностью.
Тест и тестирование
Если программа прошла отладку и явные ошибки не выявляются, пригодность программы для работы, которая является решающей характеристикой, устанавливает контроль программы по результатам ее выполнения на системе тестов.
Программу условно считают правильной, если при ее запуске для выбранных тестовых исходных данных она во всех случаях позволяет получать правильные результаты.
По замечанию известного теоретика программирования Э. Дейкстра, тестирование показывает только наличие ошибок, а не их отсутствие. Нередко бывает, что при вводе новых входных данных вызывается «отказ» или получают неверные результаты работы программы, которая была полностью отлажена.
Для выполнения тестирования должны быть подготовлены или заранее известны эталонные результаты, которые вычислять необходимо до получения машинных результатов, а не после. В обратном случае можно получить невольно подогнанные вычисляемые значения под желаемые, которые были ранее получены на машине.
Тестовые данные
Обеспечение проверки всех возможных условий возникновения ошибок должно ложится на правильно подобранные тестовые данные:
- должны обеспечить испытание каждой ветви алгоритма;
- при очередном тестовом прогоне должен выполняться контроль того, что еще не было протестировано при предыдущих прогонах;
- первый тест должен быть максимально простым для обеспечения проверки работы программы вообще;
- для снижения объема вычислений в тестах должны быть предельно упрощены арифметические операции;
- число элементов последовательностей, число проходов цикла, точность итерационных вычислений тестовых примеров должны задаваться с позиции сокращения объема вычислений;
- уменьшение количества вычислений не должна приводить к снижению надежности контроля;
- целенаправленность и системность тестирования, т.к. случайный выбор исходных данных может привести к трудностям в определении ожидаемых результатов ручным способом, к невозможности проверить многие ситуации;
- постепенное усложнение тестовых данных.
Рассмотрим на примере систему тестовых данных для задачи нахождения корней квадратного уравнения ax^2+bx+c=0:
Этапы процесса тестирования
Процесс тестирования зачастую делится на 3 этапа:
- Проверка в нормальных условиях – проведение тестирования на основе данных, характерных для реальных условий функционирования программы.
- Проверка в экстремальных условиях. В тестовые данные входят граничные значения области изменения входных переменных, воспринимающиеся программой как правильные данные. Типичные примеры таких значений: очень маленькие или очень большие числа; отсутствие данных; граничные объемы данных (например, массив из слишком малого или слишком большого числа элементов).
- Проверка в исключительных ситуациях проводится на значениях данных, которые лежат за пределами допустимой области изменений.
При подготовке тестовых данных и проведении тестирования нужно учитывать следующие моменты:
- каким будет результат работы программы, которая не рассчитана на обработку отрицательных или нулевых значений переменных, в случае обработки таких данных?
- каков будет результат работы программы, которая обрабатывает массивы, если число их элементов превысит величину, указанную в объявлении массива?
- что произойдет в случае слишком малых или слишком больших чисел?
Наихудшей ситуацией может быть случай, когда программа воспринимает неверные данные в качестве правильных, и выдает в результате неверный, но правдоподобный результат. При составлении программы нужно продумать вариант, чтобы она сама отвергала любые данные, которые она не в состоянии обрабатывать правильно.
